中国科学家提出建设下一代环形正负电子对撞机 探索“上帝粒子”

科学家发现“上帝粒子”希格斯玻色子，基础物理学未来将向何处发展？近日，中国科学家透露了建造下一代环形正负电子对撞机并适时转为质子对撞机的方案，以期更深入地揭开“上帝粒子”的奥秘，从而找到基础物理学的新方向。

希格斯玻色子可以解释为什么有些基本粒子具有质量，对理解宇宙很关键。去年3月14日，欧洲核子研究组织率先宣布，先前探测到的新粒子是希格斯玻色子。去年10月，英国理论物理学家彼得•希格斯因希格斯玻色子的理论预言获诺贝尔奖。

本月25日，在中科院高能物理研究所举行的未来环形正负电子对撞机研讨会上，所长王贻芳表示：“希格斯粒子发现后，中国获得了一个机会，就是利用我们成熟的环形加速器技术可以建造下一代环形正负电子对撞机。只有研究清楚了希格斯粒子的性质，才有可能了解粒子物理未来的方向。”

“只有有了一个世界最先进的科研项目，才能吸引青年学者和世界顶级科学家来工作。”王贻芳认为，“世界上有个先例非常成功，就是日内瓦的欧洲核子中心，自从它有了世界上最大最先进的加速器后，欧洲就代替美国成为了世界高能物理的中心。这是美国结束了得克萨斯州的超级超导加速器的后果，是美国的悲哀。”

中科院高能物理所所长王贻芳在开幕式论坛

对撞机是物理学家探讨宇宙基本成分的最重要工具。能量超高的两束粒子流对撞，溅出日常观察不到的“碎片”，从而检验基本粒子假说。据介绍，下一代环形正负电子对撞机将瞄准希格斯粒子发现后对撞机实验的核心前沿物理问题，其科学目标是精确测量希格斯粒子的性质以及搜索标准模型背后更基础的物理规律。其能量将是目前运行中的北京正负电子对撞机的60倍。从长远来看，它可以改造为大型质子对撞机，其能量比正在运行的欧洲核子中心的大型强子对撞机大7倍。

欧洲大型强子对撞机设备内部

项目引诺贝尔物理奖得主热评

在23日晚的开幕式论坛“希格斯粒子发现之后：基础物理学向何处发展”上，争睹大师风采的年轻人挤爆了清华大学主报告厅。论坛由丘成桐教授主持。发表演讲的外国专家有七位，包括两位物理诺奖得主——大卫•格罗斯和格拉德•霍夫特，还有菲尔兹奖和基础物理学奖得主，弦论大师爱德华•维腾、基础物理学奖得主尼玛•亚哈尼•哈米德、基础物理学奖获得者约瑟夫•英坎德拉、狄拉克奖和樱井奖获得者卢西亚诺•迈阿尼、加州伯克利大学和日本东京大学教授村山齐。

开幕式论坛“希格斯粒子发现之后：基础物理学向何处发展”

中国科学家提出的这一方案在国际物理界引起了巨大反响。菲尔兹奖得主、美国科学家爱德华・维腾表示，物理学仍然有许多问题亟须解答，如宇宙的起源，粒子质量的起源等。如果能在目前对撞机的能量上再提高一个数量级，无疑将在揭示自然界奥秘上推进一大步。

美国普林斯顿高等研究院教授、中科院高能所高能物理前沿研究中心主任尼玛•亚哈尼•哈米德认为，要彻底研究希格斯粒子，必须探索更微观的世界，唯一的方法是建立更大的环形加速器。“这个加速器第一步可以进行正负电子湮灭的对撞实验，这个阶段会产生很多希格斯粒子，从而带动相关研究。第二步我们可以在加速器上进行质子-质子的对撞实验，从而探测更高的能量区域，观察更微观的尺度。”他说。

诺贝尔物理奖获得者、美国物理学家大卫・格罗斯认为，中国提出建设的下一代加速器将使中国在基础科学领域处于中心位置。他甚至说：“我把这个梦想叫做‘中国的伟大加速器（The Great Accelerator）’，这会和万里长城（The Great Wall）一样引人瞩目。它会比万里长城的作用更大，会在科学技术各领域有突破和发现。”

失去发现“希格斯子”机会 美国为何下马超导超级对撞机

超导超级对撞机是美国的一项“大科学”工程，1987年开始实施，后来发现“希格斯子”的欧洲强子对撞机几乎是当年超导超级对撞机的翻版。但数年之间，其预算从最初的30亿美元不断增加至110亿美元，最后在已经投资20亿美元并取得一些成绩的情况下，于1993年因国会干预而被迫下马。

支持建造超导超级对撞机的，主要包括高能物理学家诺贝尔物理学奖得主史蒂文·温伯格（S. Weinberg）等人、能源部的官员以及来自德克萨斯州和其它州的一些议员。主要的理由是，建造超导超级对撞机可以满足科学发现、学习、竞争、协作、未来发展等等的需要，有助于巩固美国在基础物理学方面的世界领先地位；在科学研究上能够带来突破性新发现；在经济方面可以给美国提供上千的就业机会，并带动相关领域的发展；建成之后还可以在教育、医疗等相关民用领域起到不可估量的作用。因此，尽管耗费巨大但物有所值。

反对建造超导超级对撞机的，主要是以诺贝尔奖获得者安德森（P. W. Anderson）为代表的应用物理学家，和来自其它研究领域的科学家，以及来自各州的议员代表。还有从事宇宙背景微波辐射研究的诺贝尔奖得主彭齐亚斯（A. Penzias）等人。反对方的理由有：超导超级对撞机解决的只是物理学中的基本问题，而非科学的基本问题；它只是解决物理学中基本问题的途径之一，而非唯一途径；建造它需要大量的科技人才，这些人才资源的耗费将给其它同样需要科技人才的行业带来巨大的损失；建造它还将影响政府对其它科研项目的投资。此外，反对方还对超导超级对撞机的应用前景提出质疑，认为应该考虑将建造它的资金投到其它更紧迫和能够获得收益的研究领域中。

对于中国的新对撞机计划，王贻芳表示：“预计经费占国家GDP的比例，比三十年前中国政府决定建设高能所的北京正负电子对撞机占当时国内GDP的比例还低。20年后，中国将成为世界最大的经济体，也很有理由建造世界最大的加速器。”